3D打印技术在康复辅具矫形器研发中的应用

袁荣正

（江苏省无锡市同仁康复医院，江苏 无锡 214151）

对于3D打印技术而言，是一种快速成型技术，根据具体的模型，借助相应的打印设备来制造三维产品，在该技术的应用下，借助机电控制、数字建模、信息科学存在的优势，在临床医学当中得到了普及。在医学行业，主要应用在组织器官再生、骨骼重建、肢体修复等方面，其中，最为典型的就是在康复辅具矫形器当中的研发应用。

1 3D打印技术在康复辅具矫形器当中具备的优势

与传统的矫形器而言，3D打印技术应用更具人性化的特点，把先进的科技技术投入到其中，借助3D扫描技术联合CAD设计，能正确根据患者三维匹配。整体效率较高、数据收集简单方便，具体模型的贴合度较强，而且佩戴简单、方便，舒适度较高。但是相对于传统的矫形器，投入的成本较高，而且所需的材料较为稀缺，后期难以更改。

2 3D打印技术在康复辅具矫形器当中的应用现状

目前在国内，3D打印技术在康复辅具矫形器当中主要集中于假肢以及矫形器装配服务的特殊行业当中，是进行康复辅具产业的重要组成部分。在我国社会福利事业的推动下，逐渐扩大了康复辅具产业规模，使得产品种类以及功效日益丰富。但是受市场秩序、产业体系不全以及自主创新能力不足的问题使得3D打印技术的发展受到一定的限制[1]。但在国务院《关于快速发展康复辅助器具产业的若干意见》当中强调了3D打印以及人工智能等新技术在康复辅具领域的应用，推进了康复辅具矫形器的发展，为当前医疗工作的改进提供了有效的保障。目前国内借助3D打印技术逐渐研发了打印透气性接受腔一体化小腿假肢、3D打印脊柱矫形器、3D打印弹力仿生脚等系列产品，以湖北省康复辅具技术中心的华科三维HKP500工业级3D打印机为主，在该技术的应用下，借助相应3D数字化平台以及先进的康复辅助具制造工艺，将3D打印技术科学的应用到康复辅具的设计当中，在研发以上系列产品的同时，使得3D打印技术能够应用到日常生活当中，帮助更多的残疾人群。在具体应用还面临着一定的挑战[2]。

在国外，3D打印技术在假肢矫形器领域当中得到了显著的发展，尤其在假肢方面，英国Open Bionics制造的仿生肌电手；德国3D打印假肢制造商Mecuris制造的打印假肢“Nexstp”已经获得了欧盟的认证；美国3DSystems也已经取得了一定的成果，在具体应用期间，患者可以根据自己的情况进行选择假肢外壳，个性化特点强，轻巧方便，美观耐用[3]。除此以外，比利时的Materialies与Tailored Fits合作推出3d打印滑雪数字供应链,在定制平台的支持下，有效实现设计自动化处理工作,从而制造定制生产滑雪靴。

3 3D打印技术在康复辅具矫形器当中面临的挑战

3.1 政法问题以及软件问题

在现有的法律法规当中，依然以传统制作工艺以及标准来设定行业准入门槛，对人员以及场地均作出了明确的要求，因而，要使得3D矫形器在临床当中普及，就需在政府的推动下进行补充完善。从当前角度出发，3D打印技术的生产方式传统生产方式完全不同,3D打印技术采取的材料不同，现有3D打印公司所使用的材料还不能满足准入标准，材料的可控性不强，整体应用效果得不到准确的鉴定，因此就需国家进行统一标准。对于3D打印技术所应用的材料,内部结构、性能标准与传统假肢矫形器应用的材料存在显著差异，具体使用材料的可控范围不强，制作的辅助器具性能不能正确进行鉴定。3D打印软件得不到具体的统一，虽然各种零件设计软件都相对成熟，但假肢矫形器行业专业3D设计软件明显短缺。受人体曲面结构的影响，对于复杂的模型，设计难度较大，相关软件的研发较为缓慢，投入成本较高，整体制作效率较低。

3.2 生产问题

受技术、材料的影响，在打印制作过程中，不能够独立完成矫形器的制作，在制作期间还需要借助传统石膏取模修模的方式来制作内衬套，所需时间较长，在假肢矫形器的应用过程中，还不能够独立完成，在技术设计当中还要以传统的工艺为标准进行补充。该技术对制作材料提出的要求较高，要确保使用材料的力学性能、精度以及加工性能完全符合制作标准，才能使得制作的模型实用性增强。基于以上特点，该技术需要投入的成本以及材料成本高，时间较长，售价也随之提升，而目前的假肢制作材料的通用性不强，精度、力学性能以及加工性能欠佳，因而在具体改进期间要注重性价比问题，增强外加材料，以单色为主，加强对新材料以及3D打印技术的研发改进，保证新材料与3D打印技术能够同时促进发展，构建良好的发展趋势。

3.3 人才问题

3D打印技术在康复辅具矫形器应用当中，大部分的专业性人才注重于临床装配能力，具体设计操作方面较为短缺，对于该行业的内容少之又少，因此就需强化计算机人才与康复辅具矫形器人员的磨合，培养综合性的工程人才。但是，在部分假肢矫形器装配技术人员与计算机人员磨合期间，所需时间较长，工作效率较低，不能带动整体工作效率全面提升，再加上目前许多矫正器制造行业对数字化的设计还不能有效接受，对3D打印技术认知不足，自身具备的设备数量有限，应用范围比较狭隘，限制了3D打印技术的发展。为改变这一现象，要从3D打印相关教育事业出发，加强对康复辅具矫形器相关内容的推广作用，加强人才建设问题。

4 结束语

随着近几年来3D打印技术在临床医疗当中的应用，在残疾人员当中发挥着重大的意义，为其肢体功能以及生活质量方面发挥着显著的改进作用。但是3D打印还存有一定的不足之处，从材料、性能、安全环保以及功能优化的角度出发还需进行持续优化，因此作为相应教育行业以及医疗机构要加强改进工作，优化制作以及使用性能，提升经济效益与医学功能的同时进一步推动3D打印技术更加科技化、智能化的发展。